Grundsätzlich enthält ein Siedewasserreaktor eine Kernbrennstoffmischung bestehend aus ca. 97% Neutronen absorbierendem und nur für sehr wenige sehr schnelle Neutronen spaltbarem Uran 238 und etwa 3% spaltbarem Uran 235, bzw. Plutonium. Eine Kernspaltung generiert etwa 2 – 3 Neutronen. Um eine Kettenreaktion hervorzurufen, bedient sich die Kerntechnik eines Moderators. Die bei einer Kernspaltung generierten Neutronen werden durch Wasser zu thermischen Neutronen abgebremst. Für die abgebremsten thermischen Neutronen ist der Spaltquerschnitt des Uran 235 und des Plutoniums 239 ein viel grösserer als der Neutroneneinfangquerschnitt des Urans 238. In der Konsequenz bedeutet dies dass erst eine genau definierte räumliche Anordnung von Uranstäben und Wasser eine Kettenreaktion möglich macht. Ein lavaförmig zusammengeschmolzener Reaktorkern wird nicht wieder kritisch.
Für die Gedanken der Öko-Atomexperten spricht, dass bei einer Kernschmelze die Steuer und Absorberstäbe, gefertigt aus einer Cadmium-Indium-Silber Legierung und deren Hüllrohre, aus einer Zirkonlegierung, bei einer beginnenden Kernschmelze, vor dem Aufschmelzen der Brennstäbe, schmelzen, bzw. versagen, auch wenn der Reaktorkern ansonsten weitgehend intakt bleibt. Deshalb hatten die Reaktormannschaften Mitte März, als man die Kernschmelzen durch ein Fluten der Reaktoren mit Meerwasser beendete, zur Vorsicht diesem neutronenabsorbierende Borsäure beigemischt. In der Zwischenzeit sind neutronenabsorbierende Spaltprodukte entwichen, andere sind radioaktiv zerfallen. Man hat die Reaktoren bei niedrigen Temperaturen (alles Kritikalitäts erhöhend) stabilisiert. Allerdings ist der Reaktorkern mindestens teilweise geschmolzen (3) und wurde mehrfach mit Borsäure versetztem Wasser gespeist. Somit ist diese Option sehr unwahrscheinlich.
Durch den Neutroneneinfang des Urans 238 bildet sich zunächst Plutonium 239, aus diesem wiederum höhere Transurane. Einige dieser Isotope wie Curium 242, Curium 244 und Plutonium 240 sind derart instabil, dass sie sich spontan spalten. Bei einer Kritikalität von 0,9 hat jede Spontanspaltung 7,5 Folgespaltungen zur Folge. Dies ist hinreichend, um messbare Spuren von Spaltprodukten zu generieren und die wahrscheinlichste Ursache der kurzlebigen Spaltproduktspuren im Reaktor.
Während des Fukushima Ereignisses wurden Naturwissenschaftler und Kerntechniker von den deutschen Qualitäts-Medien völlig ignoriert. „Atomexperten“ erhielten umso mehr Aufmerksamkeit je phantasievoller ihre Aussagen waren. Dies bedeutet dass Kerntechnikkenntnisse für „Atomexperten“ berufsschädigend sind und auch, dass man die Realität bewusst nicht mehr wahrnehmen möchte. Einen interessanten Bericht zum Thema Fukushima findet man unter www.ke-research.de/downloads/FukushimaDesaster.pdf
Autor: Horst Trummer
Trummer ist Dipl. Ing Machinenbau.
1. http://www.bild.de/news/2011/news/stromversorgung-druck-anstieg-16936016.bild.html
2. http://www.ftd.de/politik/international/:warnung-vor-nuklearer-explosion-in-fukushima/60125494.html
3. http://fukushima.grs.de/sites/default/files/Status_KKW_Fukushima_Daiichi_02_11_2011_1400.pdf
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http://tinyurl.com/ckxjyhr
Hallo,
ich hatte bedauerlicherweise bisher noch keine Zeit, mich noch einmal zu melden, da ich mit meinen Klausuren die letzten paar Tage voll und ganz beschäftigt war.
Vielen dank erst einmal für die zahlreichen und sehr hilfreichen Antworten!
Werde mich durch sie durchschlagen und auch nochmal google, die Maus, und die Suchfunktion von Eike bemühen; habe das versäumt, was äußerst beschämend ist im Nachhinein.
Zu meinem Chemielehrer :),
Keine Sorge ersteinmal wegen der Noten bzgl. meiner Meinung; hatte bisher in der Oberstufe das Glück, dass wir zumindest bei ihm nicht über brisante Themen schreiben mussten.
Wollte ihn nur mal als Beispiel anfügen, da ich öfters auch hier schon Sätze gelesen habe, wie:
„Was die Kinder wohl in der Schule erzählt bekommen.“ (o. Ä.)
Und darauf wollte ich nur mal eine ehrliche Antwort aus Erfahrung geben: Alle sind super korrekt und glauben all das dahergesagte selbst ohne es zu hinterfragen. Traurig, aber wahr.
Werde mich natürlich keineswegs in irgendeiner Weise entmutigen lassen; bin es mittlerweile gewohnt, dass beinahe kein Anderer (in meiner Umgebung) eine spürbar andere als die vorgegeben Meinung vertritt und lieber gedankenlos im Strom mitschwimmt.
Habe jetzt schon wieder etwas dazugelernt über die Forenbeiträge;
der Faktor der kritischen Masse, die nur kontrolliert erreicht wird, wie auch die Unwirtschaftlichkeit des HTR, um mal zwei herausstechende Beispiele zu nennen.
War mir vorher nicht in diesem Sinne bewusst.
Ich danke in diesem Sinne allen, die geantwortet haben!!
Vielen Dank für die kompetente und freundliche Hilfe, die ja heutzutage nicht mehr selbstverständlich ist.
PS: Behalte mir natürlich vor, mich bei weiteren mich dringend interessierenden Fragen wieder zu melden.
Mit freundlichen Grüßen, Matthias
Fr Schwanzcar – Leichtwasserreaktoren explodieren nicht!
Im Falle einer Kernschmelze explodiert ein Kernreaktor nicht. In allen Wasserreaktoren gibt es Druckhalter. Im Fall von Fukushima sind dies grosse mit Wasser gefüllte Kondensationskammern. Der Ueberdruck/Dampf wurde im Falle dieser Kernschmelzen über die Kondensationskammern kontrolliert und die Nachwärme aufgenommen.
Nachdem das Wasser in den Kondensationskammern siedete und diese ihre Funktion verloren hatten, hat man den Dampf über den Sicherheitsbehälter und nachdem dieser den zulässigen Druck erreichte über den Servicefloor abgelassen. Dabei wurden dann bekanntermassen grössere Mengen leichtflüchtige Nuklide und Edelgase in die Umwelt abgegeben. In den Deutschen Kernkraftwerken wäre dieser Dampf gefiltert (Wallmannventil) abgegeben worden.
Vandale
#9: Horst Trummler:
Sie haben bei Reaktoren mit niedrig angereichertem Kernbrennstoff Recht. Dort müssen die schnellen Neutronen durch den Moderator abgebremst werden, damit sie weitere Kernspaltungen auslösen können.
Explodieren tut aber ohnehin nicht der Kernbrennstoff, sondern der Reaktordruckbehälter und/oder das Containment durch die infolge der Hitze bei einer Kernschmelze entstehenden Gase und deren Ausdehnung, weswegen diese ins Freie ausweichen müssen, damit es doch nicht zur Explosion kommt.
Damit tritt also Radioaktivität in die Umwelt, wenn es nicht gelingt, die Kernschmelze rechtzeitig zu stoppen.
mfG
Hallo Matthias Heintz,
bleiben Sie neugierig und kritisch und halten Sie die Ohren steif!
Sie werden die Wahrheit finden! Wenn auf der Suche nach der Wahrheit die Chemie-Note all zu sehr leidet, lassen Sie es uns wissen.
Herzliche Grüße
Peter Georgiev
Hallo Fr. Schwanzcar,
in der naturwissenschaftlichen Kerntechnik hat eine Anordnung aus 97% U238 und 3% spaltbarem Material eine unendliche kritische Masse.
Eine homogene Anordnung aus diesem Kernbrennstoff und Wasser kann ab einer U235 Konzentration von 7% (Spaltstoffe und andere Nichtspaltbare Beimischungen erhöhen diese minimale Konzentration)eine endliche kritische Masse.
Erst eine exakte räumliche Anordnung aus diesem Brennstoff und Moderator ermöglicht eine Kritikalität. Ein lavaförmiger Uranhaufen mit 3% U235/Pu wird gem. der Naturwissenschaften nicht kritisch.
Vandale
#4: Horst Trummler sagt:
am Montag, 14.11.2011, 16:33
Herr Heinz – Reaktorphysik
Damit sinkt dann wiederum die Kritikalität und damit die Leistung. In der Konsequenz können moderne Reaktoren nicht „explodieren“. Das grösste Risiko ist das in einem abgeschalteter Reaktor durch den radioaktiven Zerfall Nachwärme erzeugt wird, die im Extremfall, Harrisburg, Paks, Fukushima zum Schmelzen des Reaktorkerns führt.“
Ergänzend:
Im Kernbrennstab ist der Kernbrennstoff so angeordnet, dass die Kritische Masse, ab der die Kernspaltung einsetzt, nicht erreicht wird. Diese wird erst mit Hilfe des Moderators erreicht (Bei Siedewasserreaktoren wird als Moderator Wasser eingesetzt).
Im Falle einer Kernschmelze des Brennstabs geht aber diese sichere Anordnung verloren und die kritische Masse kann erreicht werden – auch bei Abwesenheit eines Moderators.
Dann ist der Reaktor außer Kontrolle und das Kraftwerk kann schließlich sehr wohl explodieren.
mfG
ad #6: Horst Trummler
genau so war/ist es: das erinnert mich an Geschichten von Ex-Schülern aus dem „alten“ Osteuropa, als die Kommunisten die Volksrepubliken regierten. Gute Noten gab es mit Sicherheit, wenn man politisch korrekt die Errungenschaften des Sozialismus repitierte und diese bahnbrechenden Erkenntnisse auch in die Naturwissenschaften einbauen konnte. Unerheblich war hierbei, ob man das für korrekt hielt. Entscheidend war nur die äußere Fassade. Nach innen, haben die Menschen dann das gemacht und gedacht, was sie selbst für korrekt erachteten. Diese Verhaltensweisen dienten dem Selbstschutz. Alles andere wäre von erheblichen negativen wirtschaftlichen Folgen geprägt worden.
Herr Woitoll – Der junge Mann soll lieber seinen Mund halten.
Lehrer lieben es nicht wenn die Schüler mehr wissen und schon gar nicht wenn dieses Wissen zu politisch inkorrekten Schlüssen führt.
Für den Schüler ist es empfehlenswert die Legenden der „Ungelösten Endlagerfrage“ und der „Atomkatastrophen“ zu verinnerlichen und in der Klassenarbeit zu repetieren.
In diesem Sinne pflegen meine Kinder in der Schule die Legenden der Klimakatastrophe die uns erschwitzen lässt und der dämonischen Atomstrahlen die alle Unbotmässigen erstrahlen lässt zu repetieren.
Vandale
Herr Heintz,
geben Sie oben in der Suche powerd by google
„HTR“ und „die Moritat von der ungelösten Endlagerfrage“ ein. Da finden Sie Informationen , drucken Sie es auch gleich für Ihren Chemielehrer aus.
Herr Heinz – Reaktorphysik
Eine ganz einfache Erläuterung der Kernphysik gab es bei der „Sendung mit der Maus“ (Das ist keine Provokation, ich bewundere deren Fähigkeit diese Vorgänge einfach darzustellen), bei You Tube
Eine anderes einfach gehaltenes Lehrbuch ist „Basiswissen Kernenergie“. Das Niveau liegt auf der gymnasialen Oberstufe. Dies gibt es seit den 70ern, ist vielfach überarbeitet und fehlerfrei. Man kann dies kostenlos herunterladen, Google!
Kernreaktoren werden so ausgelegt das die Kritikalität bei etwa 1 liegt. Das heisst, jede Spaltung induziert wiederum genau 1 Spaltung. Da die Kritikalität während des Betriebs abnimmt, trimmt man den Reaktor mit Regelstäben (Schneller Brüter, RBMK..), oder mit abbrennbaren (sich verbrauchenden) Neutronenabsorbern wie Gadolinum im Brennstoff bei den Leichtwasserreaktoren.
Die meisten modernen Reaktorkonzepte sind physikalisch stabil, dass heisst sie regeln sich selbst aus. Siedewasserreaktoren wie die in Fukushima werden untermoderiert gefahren. Bei einer plötzlichen Leistungserhöhung steigt die Temperatur des Kühlwassers, es bilden sich Dampfblasen, die Neutronen werden weniger moderiert (abgebremst). Uran 238 hat einen sehr grossen Einfangquerschnitt für diese nicht ganz abgebremsten Neutronen (Resonanzbereich). Damit sinkt dann wiederum die Kritikalität und damit die Leistung. In der Konsequenz können moderne Reaktoren nicht „explodieren“. Das grösste Risiko ist das in einem abgeschalteter Reaktor durch den radioaktiven Zerfall Nachwärme erzeugt wird, die im Extremfall, Harrisburg, Paks, Fukushima zum Schmelzen des Reaktorkerns führt.
Der Kugelhaufen Hochtemperaturreaktor war ein geniales Konzept der 50er Jahre. Bei niedriger Leistung und Leistungsdichte ist dieser nicht nur stabil sondern kann auch die Nachwärme über die Aussenwände abführen. Man kann sich allerdings auch ausrechnen das ein kleiner Reaktor mit geringer Leistungsdichte vollkommen unrentabel ist. Wenn man grössere Blocks mit höherer Leistungsdichte baut, benötigt man für den Kugelhaufen Hochtemperatureaktor genauso Steuerstäbe und eine Nachkühlung wie bei den Reaktoren in Fukushima auch. Allerdings bleibt die Leistungsdichte bei allen gasgekühlten Reaktoren zu gering um diese wirtschaftlich bauen zu können.
Es gibt modernere Konzepte wie den Schnellen Brüter, oder mit Flüssigkernbrennstoff gespeiste Reaktoren die sehr gute Sicherheitseigenschaften haben und die Vorraussetzungen für eine Rentabilität mitbringen.
Transurane lassen sich in allen Reaktoren mit Schnellen Neutronen, Schneller Brüter, Schnelle Flüssigkernbrennstoffreaktoren spalten und damit nutzen.
Vandale
Hallo Herr Heintz,
auf EIKE gibt es eine Suchfunktion. Wenn Sie da HTR oder THTR eingeben, kommen Sie zum Ziel. Direkt helfen kann ich Ihnen leider nicht, dazu weiß ich zuwenig. Lesenswert sind auch einige der Links hier bei EIKE, Windenergie? ist z.B. sehr sachlich und voller Fakten.
Zu Ihrem grün-bewegten Lehrer: Dem kommen Sie nur mit Fakten bei und an Fakten wiederum kommen Sie nur durch Suchen und Lesen heran.
Erhalten Sie sich Ihren gesunden Skeptizismus und misstrauen Sie allen einfachen Antworten.
Ansonsten: Alles Gute und dicke Nerven!
UND JETZT AN ALLE MITFORISTEN: BEGRÜSST DEN JUNGEN MANN UND HELFT !!!!!!!!!!!!!
Gruß aus Südhessen
Hallo!
Ich stelle meine Frage einfach mal hier in diesem Themenbereich, da er mir in etwa passend erscheint, und ich mir diese Frage schon längere Zeit stelle.
Eins vorweg: Ich besitze keine weiterreichenden Kennntnisse über Kernkraftwerke; ich interessiere mich für Kernkraft und Stromerzeugung im Allgemeinen, aber habe als Schüler noch keine besonderen physikalischen Kenntnisse.
Es wurde des Öfteren schon über den Hochtemperaturreaktor als zukünftiges Reaktorkonzept berichtet, der eine Kernspaltung (wie ja bereits zweimal in Deutschland getestet wurde) einen „Gau“ unmöglich machen soll.
Soweit ich weiß (und auch hier im Artikel erwähnt wurde) wird der Strom durch eine Kettenreaktion erzeugt, die sich demnach selbständig fortsetzt.
Wie aber verhindert der HTR eine Kettenreaktion und kann gleichzeitig Strom erzeugen?
Wäre für eine (verständliche) Antwort sehr dankbar!
PS: Lese hier schon seit längerer Zeit viele Artikel mit; oft wird in der Diskussion die Frage gestellt, was man denn in der Schule bzgl. der völlig schwachsinnigen Erzeugung erneuerbarer Energien etc. lernen würde.
Ich kann soviel sagen, dass vom Treibhauseffekt bis zu Windrädchen alles für super toll verkauft wird, da braucht es keiner besonderen Fakten, nur einer schön falschen Skizze.
Hatte mal eine Diskussion mit meinen Chemie- und Informatiklehrer, der mal wieder über Fukushima und die furchtbare Kernkraft hergezogen ist. Am Ende wusste er nichts anderes mehr zu sagen, als dass die Öko-Lobby praktisch nicht existiere, aber die Nachrichten aus Japan alle völlig untertrieben seien und die böse Kernkraft-Lobby als geldgierige Bösewichter all die Strahlentoten usw. usw. verschweigen würde.
Soweit auch mal dazu…
Mal ganz abgesehen von seiner These, dass die Transformation langlebiger Urane etc. völlig und für immer unmöglich sei…
MfG Matthias
Naja, wir sollten uns alle mal bewust machen, daß die Medien aktuell bei beinahe jedem Thema einige Goldfäden Demagogie einweben, ob nun Kernenergie (schlimm), Windkraft (gut), Eurorettungsschirme (alternativlos) ist hierbei gleichgültig. Sachverstand zählt nicht, der Schlag muß nur politisch sitzen.
Einen zum Thema Fukushima hab ich aber auch noch, ein Gedächnisprotokoll aus einer NDR 2 Nachricht. „Erstmals seit der Kraftwerkskatastrophe von Fukuschima haben Journalisten das Kraftwerksgelände besucht. es zeigte sich ein erschreckendes Bild, umgestürzte Autos …“ Weiter ist der NDR nicht gekommen, ich habe auf den AUS Schalter des Radios gehauen, die Autos wurden wohl eher von gegantischen Mengen Wasser durcheinandergewirbelt.